本發明專利技術涉及一種梁_板殼結構有限元仿真方法，包括梁單元和板殼單元研究及有限元模型的建立；梁_板殼模型邊界條件的確定；進行靜強度計算及模態分析；計算結果評定；梁單元和板殼單元研究及有限元模型的建立包括：梁單元特性研究及基于截面形狀的實常數設定，即參數化梁_板殼單元；板殼單元特性及其與染單元的耦合特性研究，即剛度矩陣自由度耦合；應用參數化梁_板殼單元和剛度矩陣自由耦合技術創建梁_板殼結構有限元模型。本發明專利技術具有網格質量佳、結果直觀等優點，有助于提升設計水平、縮短設計周期、減少實驗費用并降低故障隱患。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種航空發動機結構仿真分析技術，具體的說是。
技術介紹
梁_板殼結構是工程上較為常見的設計結構，廣泛應用于薄壁件、機組底座和密封箱等結構的設計中。傳統的經驗設計方法為保證結構的安全可靠性，通常會在材料選擇、規格選取和結構方案等方面采取比較保守的做法，從而導致結構笨重、成本上升。而采用常見的三維有限元法對此類結構進行有限元計算和分析，一則網絡數量過多且質量低下，結果準確性存疑；二則計算結果易出現局部失真，結構的整體應力水平得不到較好的體現。目前對于梁_板殼類結構的研究主要集中在單層板上加梁請部的建模和計算研究，板作為主要承力件，梁作為加強筋。對雙側板中間以梁連接，板做為承力件的情況，有學者采用自行開發單元、軟件的方法進行研究，通用性不強，工程實踐較困難；對于梁做為主要承力件的雙層板梁結構，目前相關研究還是空白。
技術實現思路
針對現有技術中梁_板殼結構有限元仿真存在準確性存疑、計算結果易出現局部失真等不足，本專利技術要解決的技術問題是提供一種網格質量佳、結果直觀的梁_板殼結構有限元仿真方法。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是:本專利技術包括以下步驟:梁單元和板殼單元研究及有限元模型的建立；梁_板殼模型邊界條件的確定；進行靜強度計算及模態分析；計算結果評定。梁單元和板殼單元研究及有限元模型的建立包括:梁單元特性研究及基于截面形狀的實常數設定，即參數化梁_板殼單元；板殼單元特性及其與染單元的耦合特性研究，即剛度矩陣自由度耦合；應用參數化梁_板殼單元和剛度矩陣自由耦合技術創建梁_板殼結構有限元模型。梁_板殼模型邊界條件的確定包括:根據實際工況并結合梁_板殼有限元模型的特點合理選擇約束施加方案；以實際工作載荷為基礎，確定梁單元及板殼單元的載荷施加方法。進行靜強度計算及模態分析為:強度仿真分析時應用ANSYS線彈性求解器進行有限元仿真計算，穩定性仿真分析時應用ANSYS幾何非線性求解器進行有限元仿真計算。限元仿真計算結果評定為:結合梁、平面應力理論，對有限元仿真計算的結果進行有效性評價及誤差分析。本專利技術具有以下有益效果及優點:1.本專利技術基于國際通用ANSYS有限元軟件，采用梁單元和板殼單元相結合的研究方法對梁_板殼結構進行有限元分析具有網格質量佳、結果直觀等優點，有助于提升設計水平、縮短設計周期、減少實驗費用并降低故障隱患。2.應用國際通用ANSYS有限元軟件對梁_板殼結構進行有限元計算分析具有先進水平。【附圖說明】圖1為本專利技術方法流程圖；【具體實施方式】下面結合說明書附圖對本專利技術作進一步闡述。本專利技術包括以下步驟:梁單元和板殼單元研究及有限元模型的建立；梁_板殼模型邊界條件的確定；進行靜強度計算及模態分析；計算結果評定。本專利技術基于參數化梁_板殼結構，應用剛度片自由度耦合技術，建立梁_板殼結構的有限元模型，根據梁_板殼結構特點確定有限元模型載荷施加方式及結果評定方法。本專利技術的技術核心為:雙層梁_板殼結構有有限元模型的自由度耦合方法；梁_板殼結構有有限元模型條件與三維模型的差異；梁_板殼結構有有限元法計算結果的評定與分析。如圖1所示，為梁_板殼結構有限元仿真本專利技術方法流程圖。1)參數化梁_板殼單元:梁單元對實際結構的模擬，長度通過幾何建模實現，橫截面形狀通過幾何數據參數化實現；板殼單元對實際結構的模擬，平面形狀通過幾何建模實現，平面厚度通過幾何數據參數化實現。2)剛度矩陣自由度耦合:梁單元之間及板殼單元之間的連接通過共用幾何體素實現；梁單元與板殼單元之間的連接通過剛度矩陣自由度耦合技術實現。3)梁_板殼結構有限元模型:應用參數化梁_板殼單元和剛度矩陣自由耦合技術創建梁_板殼結構有限元模型。4)梁_板殼結構載荷施加:將實際工況載荷進行分解和轉化，梁單元主要承擔彎矩，板殼單元主要承擔法向力。5)梁_板殼結構邊界條件:對實際邊界條件進行剛體平移處理，使之作用于梁單元中線和板殼單元中面。6)梁_板殼結構有限元仿真:強度仿真分析時應用ANSYS線彈性求解器進行有限元仿真計算，穩定性仿真分析時應用ANSYS幾何非線性求解器進行有限元仿真計算。7)有限元仿真計算結果評定:結合梁、平面應力理論，對有限元仿真計算的結果進行有效性評價及誤差分析。【主權項】1.，其特征在于包括以下步驟: 梁單元和板殼單元研究及有限元模型的建立； 梁_板殼模型邊界條件的確定； 進行靜強度計算及模態分析； 計算結果評定。2.按權利要求1所述的，其特征在于梁單元和板殼單元研究及有限元模型的建立包括: 梁單元特性研究及基于截面形狀的實常數設定，即參數化梁_板殼單元； 板殼單元特性及其與染單元的耦合特性研究，即剛度矩陣自由度耦合； 應用參數化梁_板殼單元和剛度矩陣自由耦合技術創建梁_板殼結構有限元模型。3.按權利要求1所述的，其特征在于梁_板殼模型邊界條件的確定包括: 根據實際工況并結合梁_板殼有限元模型的特點合理選擇約束施加方案； 以實際工作載荷為基礎，確定梁單元及板殼單元的載荷施加方法。4.按權利要求1所述的，其特征在于進行靜強度計算及模態分析為:強度仿真分析時應用ANSYS線彈性求解器進行有限元仿真計算，穩定性仿真分析時應用ANSYS幾何非線性求解器進行有限元仿真計算。5.按權利要求1所述的，其特征在于限元仿真計算結果評定為:結合梁、平面應力理論，對有限元仿真計算的結果進行有效性評價及誤差分析。【專利摘要】本專利技術涉及，包括梁單元和板殼單元研究及有限元模型的建立；梁_板殼模型邊界條件的確定；進行靜強度計算及模態分析；計算結果評定；梁單元和板殼單元研究及有限元模型的建立包括：梁單元特性研究及基于截面形狀的實常數設定，即參數化梁_板殼單元；板殼單元特性及其與染單元的耦合特性研究，即剛度矩陣自由度耦合；應用參數化梁_板殼單元和剛度矩陣自由耦合技術創建梁_板殼結構有限元模型。本專利技術具有網格質量佳、結果直觀等優點，有助于提升設計水平、縮短設計周期、減少實驗費用并降低故障隱患。【IPC分類】G06F17/50【公開號】CN105302994【申請號】CN201510819509【專利技術人】黃興, 陳勇, 侯東旭, 蔣晶博, 劉志 【申請人】沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司【公開日】2016年2月3日【申請日】2015年11月22日本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種梁_板殼結構有限元仿真方法，其特征在于包括以下步驟：梁單元和板殼單元研究及有限元模型的建立；梁_板殼模型邊界條件的確定；進行靜強度計算及模態分析；計算結果評定。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃興，陳勇，侯東旭，蔣晶博，劉志，
申請(專利權)人：沈陽黎明航空發動機集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21
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